KR20000049220A - 적어도 부분 재활용이 가능한 성분을 함유하는 폐기물의 분리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 부분적인 재활용이 가능한 성분, 주로 금속, 플라스틱 및 판지를 함유하는 폐기물을 분리시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는, 폐기물을 기계적인 힘을 가해 수중에서 교반하여, 큰 조각(특히, 플라스틱 조각)은 거친 크기로 분쇄하고, 가용성 성분(특히, 판지)는 용해시킨다. 금속 성분은 중량 물질로서 현탁액으로부터 분리시키고, 나머지 거친 크기의 고형물(특히, 플라스틱)은 현탁액으로부터 기계적 수단에 의해 분리시키며, 현탁된 미소 고형물은 탈수에 의해 현탁액으로부터 분리시킨다.

Description

적어도 부분 재활용이 가능한 성분을 함유하는 폐기물의 분리 방법{PROCESS FOR DISAGGREGATING WASTE MATERIALS WHICH CONTAIN AT LEAST PARTIALLY REUSABLE ELEMENTS}

폐기물의 폐기 방법으로는, 상업 및 공업 분야와 가정에서 발생하는 폐기물을 발생 즉시 미리 분류하는 예비 분류 방법이 수년간 성공적으로 실시되어 왔다. 이러한 예비 분류 방법에서는, 폐기물을 실질적으로 5 가지 종류, 즉 유리, 종이, 비재활용 폐기물, 유기 폐기물, 및 재활용 성분을 함유한 폐기물로 분류한다. 재활용 성분을 함유한 폐기물은 대부분 폐기 포장물 형태로 되어 있으며, 그 주요 예로는, 각기 다른 다양한 종류의 플라스틱 물질, 합성 물질(주로, 플라스틱 호일 및/또는 금속 호일로 피복된 판지 및 마분지), 및 금속 캔이 있다. 최근까지는, 분류 벨트를 사용하여, 재활용 가능한 성분으로 인식된 재활용 성분들[예, 금속 포장물, 중공(中空) 플라스틱 용기, 호일 적층체]을 상기 폐기물들 중에서 골라내는 방식으로 분리하였다. 수(手) 분류 작업에 의하면, 실제로 장갑을 낀 손으로 용이하게 잡을 수 있는 성분들 밖에 골라낼 수 없기 때문에, 이러한 수분류 작업에 의한 재활용 물질의 회수도는 물론 비교적 낮다.

도 1은 기본 공정의 흐름도이다.

도 2는 예비 처리 단계를 포함하는 기본 공정의 흐름도이다.

도 1의 흐름도로 도시되어 있고 이하 보다 상세히 설명되어 있는 기본 공정에 대해 예시된 실시 형태는, 처리하고자 하는 폐기물 중의 모든 재활용 성분들을 서로 분리시킨 후 재생시키도록 고안된 것이다. 주요 인자에 따라, 분쇄 공정은 흐름도를 따른 소정 지점에서 "중단"시킬 수도 있다.

분쇄시키고자 하는 폐기물은, 적어도 부분적인 재활용이 가능한 물질[주로 금속, 플라스틱 물질 및 마분지(특히, 호일 코팅된 마분지) 성분들을 함유하는 물질]로 구성된다. 이러한 폐기물은, 예를 들어 소위 "황색 주머니" 또는 "황색 백"에 의한 폐기물 폐기 과정을 통해 공급되거나, 폐기물 분류 장소에서 개별 형태로 분리된다. 상기 공급 과정이 주로 백을 통해 이루어지는 경우에는, 첫 단계가 백을 개봉하는 단계이긴 하나, 이 단계가 방법의 한 단계를 구성하는 것은 아니다. 이 단계는 실제로 필수 단계는 아니나, 후술되는 바와 같이 수행하는 것이 유리하다.

다소 조밀한 패킹층 형태로 공급되는 폐기물 원료는, 먼저 자기 분리기(1)로 공급하여 처리하고자 하는 폐기물로부터 강자기 성분을 실질적으로 제거한다. 이 공정의 주요 개념은 소위 폐기물을 분쇄시키는 습윤 단계이다. 자기 분리기(1) 또는 이전의 건식 분리 과정에서 배출된 폐기물 각각의 소정량을, 용기(2)로 형성된 수조 내에 공급한다. 용기(2)의 바닥부에는 모터 구동식 회전 교반기(3)가 장착되어 있으며, 이 교반기에 의해 용기의 내용물에 상응하는 힘이 가해진다. 상기 교반기에 의한 힘의 작용으로 인해, 액상 성분은 토로이드(toroid) 유동 방식으로 교반되는 한편, 모든 고형 성분류, 즉 플라스틱 물질과 기타 중량 성분(특히, 비철 금속 성분)은 교반기의 영향 범위 내에 반복적으로 유입된다. 이로써, 비교적 큰 고형 성분(예, 플라스틱병, 알루미늄 캔 또는 마분지/호일의 합성 음료수 포장물)이, 그 처리 기간에 따라 최대 약 300 mm의 크기까지 기계적으로 분쇄된다. 종이 및 마분지 성분, 특히 마분지/호일의 합성 포장물은 수조 내의 일정한 순환에 의해 서로 완전히 분리되는 한편, 처리하고자 하는 폐기물 중에 함유된 마분지 성분과 기타 종이 성분은 용해되어 섬유를 형성한다. 교반기의 작동 기간은 목적하는 분쇄 정도에 따라 결정하며, 이러한 결정은, 이들 성분들이 형성하는 현탁액의 색상을 육안으로 관찰한 후 어느 정도의 경험에 의해 가능하다. 적어도 교반 과정이 완료된 후에는, 처리된 폐기물 중에 함유된 중량 물질, 특히 비 강자기 금속 성분의 대부분이 용기(2)의 바닥부로 가라앉아, 상응하는 배출구(4)를 통해 각각 배출되도록 고안되어 있다. 상기 현탁액은 배출 밸브(5)를 통해 용기(2)로부터 배출되어 분리 수단(6)으로 공급된다.

처리하고자 하는 폐기물은 배치식으로 용기(2)에 공급되기 때문에, 기본 조성물을 사전에 육안으로 제어할 수 있다. 그러한 제어 과정을 통해, 처리하고자 하는 폐기물 원료가, 예를 들어 식품 잔여물로 두껍게 피복된 플라스틱 성분(예, 요구르트 컵 등)을 함유하고 있는 것으로 확인된 경우에는, 수조 내에 최소한의 힘만을 가해 교반기(3)를 작동시켜 폐기물 원료를 교반해서 폐기물 원료를 세정하되, 이 단계에서 크기의 감소는 이루어지지 않도록 할 수 있다. 이후, 배출 밸브를 통해 세정수를 배출시킨 후 처리한다. 이후, 용기를 다시 물로 채워서 전술한 과정들을 다시 실시할 수 있다. 폐기물 원료 중에 밀봉된 플라스틱 용기(예, 병 및/또는 캔)가 다수개 함유되어 있는 경우에는, 먼저 용기(2)에 소량의 물을 채운 후 교반기(3)를 고속으로 잠깐 작동시켜, 플라스틱 용기를 파열 개봉시킬 수 있는 보다 큰 힘을 공급해준다. 이후, 교반기(3)를 정상 속도로 계속 작동시킨다.

분리 수단(6)(예, 1개 이상의 드럼 스크린)에서는, 거친 크기로 분쇄된 고형물(주로, 플라스틱 조각)이 나머지 현탁액으로부터 분리된다. 이 나머지 현탁액은, 그 현탁액 중에 함유된 물질에 따라, 배출시킨 후 슬러지 형태로 폐기시키거나 또는 소각시킬 수 있다.

그러나, 마분지 성분이 대부분인 경우에는, 현탁액을 먼저 섬유 분리 수단(7)(예, 텀블링 스크린 또는 곡선형 스크린)에 통과시켜, 나머지 고형 성분으로부터 섬유 성분을 분리시키는 것이 유리하다. 이후, 섬유 성분을 압착기(8)를 통해 배출시킨 후, 유용한 물질인 마분지 또는 종이의 제조 공정으로 보낸다. 섬유 분리 수단(7)에서 수거된 나머지 현탁액은 이후 슬러지 형태로 배출시킨다. 배출 공정은, 본 명세서에 설명된 바와 같이 데커(9) 및 경사기(10)를 통해 1 단계 또는 2 단계로 수행할 수 있다.

본 발명의 방법에서 가장 중요한 인자는, 폐기물로부터 플라스틱 물질을 가능한 깨끗한 형태로 회수하는 것이기 때문에, 현탁액으로부터 분리시킨 후에도 여전히 부착되어 있는 임의량의 현탁액은 분리 수단(6)에서 세정수를 사용하여 헹구어 제거하므로, 수거되는 혼합 플라스틱 물질은 추가 처리시 가능한 깨끗한 상태로 얻어질 수 있다. 플라스틱 성분은 크기 감소 과정에 의해 주로 편평 입자 형태로 존재하고, 따라서 서로 중첩되어 층 형태로 배열되기 때문에, 분리 수단에서 재배열 작업을 실시할 수 있다. 이러한 재배열 작업은, 예를 들어 드럼 스크린을 사용하고(하거나) 압축수를 유입시키는 등의 기계적 수단에 의해 수행할 수 있으며, 이로써 유입되는 헹굼수의 분사력과 임의의 기계적 힘의 충격에 의해, 부착되어 있는 임의의 현탁액을 실질적으로 세정 제거할 수 있다.

재활용 가능성 여부에 따라, 분리 수단(6)으로부터 세정 및 배출된 혼합 플라스틱 물질을 이용 단계에 직접 공급할 수도 있다.

그러나, 수거된 혼합 플라스틱 물질은 그 특이 조성면에서 상당한 이질성을 갖고 있기 때문에, 보다 우수하고 보다 광범위하게 사용하기 위해서는, 상기 혼합 플라스틱 물질을 2개 이상의 추가 군으로 분리시키는 것이 유리할 수 있으며, 특히 혼합 플라스틱 물질로부터 폴리올레핀 플라스틱을 분리하는 것이 중요하다.

사용되는 분리 방법에 따라, 분리 수단(6)으로부터 비교적 거친 크기의 형태로 수거되는 플라스틱 성분은, 예를 들어 서서히 작동하는 절단 분쇄 수단으로 고안된 1개 이상의 하류 분쇄 수단(11) 내에서 약 30 mm 크기의 단편으로 분쇄시키는 것이 유리할 수도 있다.

이후의 분리 공정에 추가의 분쇄 과정이 필요한 경우에는, 보다 빠른 속도로 작동하는 추가의 절단 분쇄기에서 약 10 mm 내지 약 5 mm 크기의 단편으로 분쇄시킬 수도 있다.

이러한 혼합 플라스틱 물질은 이어서 1 g/cm³의 분리 밀도로 설정된 분리 수단(12), 예를 들면 침강 부유 분리 수단으로 공급한다. 각 플라스틱 물질의 밀도간에는 약간의 차이가 있기 때문에, 침강 부유 분리 공정은, 원심 분리부, 예를 들면 적당히 고안된 고형 볼 원심분리기에서 수행하는 것이 유리할 수 있다. 분리 수단(12)에서는, 폴리올레핀 플라스틱 물질이 부유 물질(13)로서 배출된다. 이후, 침강된 물질(14)은 나머지 플라스틱 군(특히, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리염화비닐)을 혼합 플라스틱 물질 형태로 함유하며, 또한 침강되기 전에 배출된 용기(2) 내의 알루미늄도 함유하고 있다.

용기(2) 내에서 분리된 중량 물질은 통상 알루미늄 함량이 높고, 또한 가능한 고도의 분쇄 작업으로 인해, 중량 물질 이외의 나머지 물질 중에도 알루미늄 성분이 함유될 수 있기 때문에, 용기(2)로부터 배출된 중량 물질뿐 아니라 분리 단계(12) 후 배출된 나머지 물질을 와동류 형태의 분리기(15)에 통과시켜 알루미늄과 임의의 다른 비자기 금속을 분리시키는 것이 유리할 수도 있다. 이후, 남아있는 잔류 물질은 폐기시키거나 또는 소각시킬 수 있다.

와동류 형태의 분리기(15)로부터 배출된 잔류 물질을 계속 재순환시키고자 하는 경우에는, 상기 잔류 물질 중에 함유된 폴리염화비닐 플라스틱 성분을 분리시키는 것이 유리하다. 이는, 수거되는 나머지 플라스틱 물질의 추가 처리시 폴리염화비닐 성분이 유해한 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 이를 위해, 와동류 형태의 분리기(15)로부터 배출된 잔류 물질(16)을 먼저 유동층 콘디셔닝 단계(17)에서 분리시킨 후 자유 낙하 분리기(18) 내에서 정전기장으로 처리한다. 이때, 상기 분리기(18) 내에서 선택도를 적절히 조절하면, 폴리염화비닐 군을 소정량의 잔류 플라스틱 물질과 함께 전달 수단(19)을 통해 배출시킬 수 있다. 이후, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 잔류 플라스틱 물질은 플라스틱 제품으로 추가 이용할 수 있다.

이러한 잔류 혼합 플라스틱 물질에 대해 추가의 분쇄가 필요한 경우에는, 예를 들어 공기 테이블을 사용하여, 주로 폴리스티렌을 함유하는 경량 성분과 기타 물질을 함유하는 중량 성분으로 추가 분류할 수 있다.

강자기 성분이 자기 분리 방식에 의해 폐기물 원료로부터 이미 분리되어, 분리 수단(6)으로부터 배출된 나머지 플라스틱 물질이 실제로 알루미늄 성분만을 함유하고 있는 경우에는(상기 알루미늄 성분이 중량 물질과 함께 이미 분리되지 않은 경우), 상기 알루미늄 성분을 분리 단계(12) 이전에 제거할 수도 있다. 이때, 알루미늄과 플라스틱 물질 간의 밀도차가 상당히 크다는 점을 이용할 수 있다. 따라서, 분리 과정은 상기 침강 분유 분리 단계, 예를 들면 필요에 따라 상향 유동수에 의한 침강 공정(16)을 통해 수행할 수 있다. 이로써, 제2 침강 부유 분리 단계(12)에서 얻어진 침강 물질을 와동류 형태의 분리기(14)로 유입시키는 과정을 생략할 수 있다.

잔류 물질(14)로부터 비자기 금속 성분을 제거하는 과정은, 와동류 형태의 분리기 대신 코로나 롤러 분리기를 사용하여 수행할 수도 있다.

도 2는 상기 기본 공정의 변형예에 대한 흐름도이다. 도 1에 대해 설명한 방법과의 차이점은, 소위 습식 단계(I) 전에 건식 예비 처리 단계(II)를 수행한다는 점이다. 예를 들어, 포장 개봉 장치(도면에는 기재되지 않음) 뒤에 수거되는 형태와 같이 다소 조밀한 층 형태로 공급되는 폐기물은, 분리시키기 위해, 메쉬 폭이 예를 들어 180∼200 mm인 제1 스크린(21) 상에 배치한다. 중간 크기 및 미소형 선별물은, 강자기 금속을 분리하기 위해 자기 분리기(22)로 유입시킨다. 이후, 중간 크기 및 미소형 물질을, 선별물 형태가 최대 20 mm인 제2 스크린(23) 상에 배치한다. 이 지점에서 수거된 선별물(24)(주로, 돌, 모래, 유리 및 유기물로 구성됨)은 폐기물로서 배출시킨다. 이 단계에서 수거된 중량 물질은 소위 자동 분류 장치(26)에 통과시킬 수 있긴 하나, 이 과정이 필수적인 것은 아니다. 상기 분류 장치(26)에서는, 적외선 측정에 의한 광학적 방법을 이용하여 폐기물 유동 스트림으로부터 음료수 상자 등의 폐기물(27)과, 특수 플라스틱 물질(예, PET 병) 등의 폐기물(28)을 선별해낼 수 있다. 이후, 기타 잔류물은 습식 단계(I)로 보내, 도 1에서 설명한 기본 공정에 따라 분쇄시킨다.

제1 선별 단계(21)에서 분리된 거친 크기의 물질은 공기 분리 단계(29)로 공급하여, 주로 대형 플라스틱 호일인 경량 물질(30)을 분리시킨다.

공기 분리 단계(29)에서 수거된 중량 물질은, 거친 크기의 강자기 성분의 분리를 위해, 임의로 자기 분리기(31)로 보낸 후 습식 단계(I)로 공급한다.

공기 분리 단계(29)에서 수거되며 주성분이 호일인 경량 물질(30)은, 다면 호일 및/또는 플라스틱 물질과 마분지로 구성된 다면 합성 물질만을 함유하고 있기 때문에, 이들 물질은 분쇄 단계(32)에서 사전 분쇄한 후 습식 단계(III)로 공급해도 된다. 상기 습식 단계(III)는 구성 및 기능이 습식 단계(I)와 동일하다.

습식 단계(III)에서 수거되며 주성분이 섬유 펄프인 현탁액은, 습식 단계(I)의 일부를 구성하는 섬유 분리 수단(7)으로 공급한 후, 도 1에서 설명한 바와 같은 방식으로 적당히 처리한다.

습식 단계(III)에서 얻어지며 역시 혼합 플라스틱 물질 형태인 고형 성분은 먼저 분쇄 단계(11.1)에서 사전 분쇄시킨 후, 상기 습식 단계(I)의 상응하는 처리 단계에 대해 도 1과 관련하여 설명한 방식으로 분리 수단(12.1)에서 2개 이상의 분획으로 분류한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 습식 단계(I)의 분쇄 수단(11) 이후에는 소위 중량 물질 트랩(33)으로 처리하고, 이 트랩(33)으로부터 배출된 중량 물질(34)은 용기(2)의 배출 수단(4)을 통해 배출된 중량 물질에 첨가한 후 추가의 자기 분리기(35)로 공급한다. 도 1을 참고하여 설명한 바와 같이, 자기 분리기(35)로부터 유출된 물질은 와동류 형태의 분리기(15)로 공급한 후, 이 분리기(15)를 이용하여 알루미늄 및 존재 가능한 다른 임의의 비자기 금속을 분리시킬 수 있다.

또한, 도 1의 기본 공정에는 중량 물질 트랩(33)과 추가의 자기 분리기(35)를 도시된 바와 같이 배치할 수도 있다.

마찬가지로, 도 1을 참고하여 설명한 처리 수단을 와동류 형태의 분리기(15)의 하류에 연결시킬 수도 있다.

본 발명의 목적은, 폐기물의 처리 과정동안 이들 폐기물을 보다 고도로 재활용시킬 수 있고, 재활용 성분은 우수한 정도로 회수할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은, 처리하고자 하는 폐기물을 기계적 힘을 가해 수(水) 중에서 교반하여 큰 조각(주로, 플라스틱 물질 조각)을 거친 크기로 감소시키고, 가용성 성분(주로, 판지 및 마분지)은 용해시키며, 중량(重量) 물질인 금속 성분과 나머지 고형물(주로, 플라스틱 물질)은 기계적 수단에 의해 현탁액으로부터 분리시키고, 현탁된 미소 고형물은 배수 분리시키므로써, 적어도 부분 재활용이 가능한 성분(주로, 금속, 플라스틱 물질 및 마분지)을 함유하는 폐기물을 처리하는 본 발명의 방법에 의해 달성된다.

본 명세서에 사용된 용어 "폐기물"이란, 운반 단계에 있는 조성물 중의 폐기물 뿐 아니라 예비 분류 단계 후의 조성물 중에 함유된 폐기물까지도 포함하는 것이다.

본 발명의 방법에 의하면, 수분류 작업에 비해 재활용 물질의 회수도가 상당히 높다. 수 중에서 교반하면 플라스틱 호일 및/또는 금속 호일로 피복된 판지 및 마분지가 서로 분리되고, 적당한 체류 시간이 지난 후에는 마분지 성분이 용해되어 섬유 물질 상태로 부유된다. 수조 내에 힘을 가하면, 상기 언급된 합성 물질을 포함하는 대형 포장물뿐 아니라 중공 플라스틱물(예, 세제 용기, 화장품 용기 및 음료수 알루미늄 캔)까지 분쇄된다.

수조 내에 힘을 가하면, 한편으로는 상기 폐기물 조각들의 크기가, 예를 들어 300 mm까지 거친 크기로 감소한다. 이러한 수중에서의 크기 감소 과정은 전단-절단 방식으로 수행하는 것이 유리하다. 이와 같이 크기를 거칠게 감소시키면, 이 거친 크기의 고형 성분들을 추후에 현탁액으로부터 분리시킬 수 있고, 가능한 임의의 추후 처리 단계를 보다 용이하게 수행할 수 있다는 잇점이 제공된다. 처리되는 폐기물의 조성에 따라, 분리된 거친 크기의 고형물을 직접 사용하거나, 또는 소위 추후 재생 과정에 의해 추후의 분류 단계에서 적절히 처리할 수도 있다. 섬유 물질은 현탁액 중에 용해시킨 후 이후의 단계에서 비재활용성 미소 고형물(예, 모래, 분진, 유기 불순물 등)로부터 분리해낼 수 있기 때문에, 현탁액으로부터 상기 미소 고형물을 분리시키는 데 있어 고려되는 인자는 현탁액 중에서의 섬유 물질 용해도이다. 바람직한 전단 절단력의 결과로서, 처리되는 폐기물 중의 금속 성분(음료수 캔 등의 형태)은 어느 정도까지 거친 크기로 작아진다. 사용되는 교반법에 따라, 이들 금속 성분들은 그 밀도로 인해 사용된 장치의 바닥까지 가라앉아, 중량 물질을 이루는 다른 중량 성분들과 함께 바닥으로부터 배출될 수 있다. 전단 절단력을 발생시키는 에너지 공급원을 교환하면 폐기물의 조성을 변화시킬 수 있다.

분류 벨트를 사용하여 폐기물을 분류하기 위해서는 일정량의 폐기물을 가능한한 모두 압축시키지 않고 벌크 형태로 공급해야 하는 한편, 본 발명의 방법은, 모든 덩어리 및 밀집체를 물에 넣은 후 전단 절단력에 의해 확실하게 분쇄시키기 때문에 상기 일정량의 폐기물을 어느 정도까지 압축시킬 수 있다는 잇점이 있다. 그러나, 압축 과정은, 예를 들어 금속 캔 내에 수용된 다른 폐기 성분들이 캔 내에 견고하게 밀봉될 정도로 금속 캔이 완전 압착될 때까지 강하게 실시해서는 안된다.

폐기물의 조성은 어느 정도는 폐기물의 수거 타입에 따라 좌우되므로, 예비 분류 단계를 수행하여 주요 처리 공정을 간단화시키는 것이 유리할 수도 있다.

본 발명의 유리한 특징은, 깨끗한 물로 헹구는 방식으로 거친 크기의 고형물(주로, 플라스틱 성분)을 현탁액으로부터 분리시킨다는 것이다. 이러한 분리 과정은, 예를 들어 보유된 거친 크기의 고형물에 깨끗한 물을 분사하는 스크리닝 방식으로 수행할 수 있다. 또한, 깨끗한 물을 유입시키면서, 동시에 분리시키고자 하는 고형물 또는 이미 분리된 고형물에 힘을 가해 이들 고형물을 재배열시키는 것이 유리할 수도 있다. 이러한 재배열 과정은, 순수한 기계적 수단, 예를 들어 폐기물을 드럼 스크린 상에 배치시키고(배치시키거나) 가압 하에 물을 분사하는 방식으로 수행할 수 있으며, 이와 같이 분사되는 물의 힘에 의해 거친 크기의 고형물이 재배열된다. 그러나, 이와는 달리, 현탁액으로부터 분리된 고형물들을 수조 내에 넣고 이들 고형물들을 교반하에 낱개로 분리시켜 헹굴 수도 있다.

전술한 바와 같이, 거친 크기를 가진 고형물의 주성분이 플라스틱 성분이긴 하나, 실제로는 모든 통상의 합성 물질류(예, 폴리올레핀계 플라스틱, 염화비닐 플라스틱, 폴리카르보네이트 플라스틱, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 혼합물을 포함하고 있으며, 이러한 종류의 이종(異種) 플라스틱 혼합물은 실질적으로 재활용이 불가능하고 추가 처리에 적합하지 않기 때문에, 본 발명의 또다른 특징에 따르면, 이 단계에서 각기 다른 플라스틱 물질을 분류하는 하나 이상의 분류 과정을 수행하는 것이 용이하다. 이때, 거친 크기의 고형물은 침강 부유 분리법(gravimetric floatation separation)을 사용하여 그 밀도에 따라 2종 이상의 분획으로 분리하는 것이 유리하다. 침강 부유 분리법은, 폴리올레핀 플라스틱이 부유 물질로서 분리될 수 있도록 실시하는 것이 특히 유리하다. 이러한 분류 과정은, 폴리올레핀 플라스틱과 상기 언급된 다른 플라스틱류 물질이 실제 100% 분리될 정도로 그 밀도가 상당히 구별된다는 점을 이용한 것이며, 따라서 부유 물질은, 용이하게 재활용될 수 있는 귀중한 물질로서 상기 분리된 폐기물로부터 용이하게 분리해낼 수 있다. 분류 벨트는, 분류 작업자가 폴리올레핀 플라스틱 제품으로 인식할 수 있는 거친 크기의 형태만을 폐기물 원료로부터 분류하여 제거할 수 있는데 비해, 본 발명의 방법은 폐기물 원료로부터 폴리올레핀 플라스틱 성분을 실질적으로 모두 분리시킬 수 있다. 분리시키고자 하는 2개 분획 간의 선택도를 증가시키기 위해서는, 원심분리부 내에서 침강 부유 분리법을 수행하는 것이 유리하다.

거친 크기의 고형물 중에 함유된 플라스틱 분획에 사용되는 분리 방법에 따라, 거친 크기의 고형물을 침강 부유 분리법으로 처리하기 전에, 상기 거친 크기를 가진 고형물의 크기를 추가로 감소시키는 것이 유리할 수도 있다. 현탁액 중에서의 교반에 의한 기본 분쇄 과정에 의하면, 큰 조각을 약 300 mm 이하 크기의 단편으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 사용되는 침강 부유 분리법의 종류에 따라, 단편의 크기가, 특히 원심 분리부에서 침강 부유 분리법으로 처리하기에 여전히 너무 큰 경우에는, 추가의 크기 감소 과정을 수행하여 거친 크기의 고형물을 약 30 mm로 감소시키거나, 또는 추가의 분쇄 과정을 수행하여 약 5 mm로 감소시키는 것이 유리할 수도 있다. 이때, 분쇄 과정은 절단 분쇄 방식으로 수행하는 것이 유리하다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 기본 처리 과정 중에 수거된 중량 물질 및/또는 침강 부유 분리 과정에서 수거된 침강 물질[이들 물질은 각각 비자기 금속 성분, 주로 알루미늄을 함유함]을 와동류(渦動流) 영역에 유입시켜, 조성된 전자기장(電磁氣場)의 작용 하에 비자기 금속 성분을 나머지 침강 물질로부터 제거한다. 이때, 분리된 상기 비자기 금속 성분은 다시 헹구는 것이 유리할 수 있다.

와동류 영역에서 분리된 나머지 물질(비자기 금속 성분이 제거된 물질)은, 그 조성 및/또는 추가 이용 여부에 따라, 예를 들어 쓰레기 소각장 내에서 제거하는 방식으로 폐기시키거나, 또는 플라스틱 함량이 높은 경우에는 혼합 플라스틱 물질인 나머지 분획으로부터 분리시킨다. 와동류형 분리기에서 수거된 이러한 혼합 플라스틱 물질은 실질적으로 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리염화비닐 플라스틱의 합성 물질로 구성된다. 폴리염화비닐은 기타 성분들의 화학 처리시 유해한 영향을 미치기 때문에, 이들 기타 플라스틱 성분을 화학 처리장 내에 추가로 재순환시키고자 하는 경우에는, 혼합 플라스틱 물질로부터 폴리염화비닐을 제거하는 것이 유리하다. 이때, 본 발명의 방법의 또다른 특징에 따르면, 금속 성분이 제거된 침강 물질은 콘디셔닝을 위한 유동층에서 분리시킨 후, 정전기적 자유 낙하 분리기 내에서 PVC 성분을 실질적으로 분리 제거하는 것이 유리하다.

PVC가 제거된 침강 물질은, 추가 처리 가능성 여부에 따라, 화학 처리장 내 또는 전환 공정 영역 내에서의 추가 처리를 위한 플라스틱 원료로서 사용될 수 있다. PVC 제거 침강 물질은, 이들 각각의 이용 가능성 여부에 따라, 예를 들어 사이클론 또는 원심분리기 내에서 추가의 밀도 기준 분리 공정에 의해 2개 이상의 분획으로 분리시키는 것이 유리할 수도 있다. 이러한 분리 공정에서는, 예를 들어 폴리스티렌을 분리시키는 한편, 나머지 플라스틱 물질은 잔류 물질로서 폐기시키거나 또는 소각시킬 수 있다. 또한, 폴리스티렌을 분리시키기 위해, PVC의 분리 과정 이전에 밀도 기준 분리 공정을 수행할 수도 있다.

본 발명의 주요 처리 단계는, 폐기물을 기계적 작용 수단을 통해 수 중에서 교반한 후 분쇄시켜, 금속 성분을 주성분으로 하는 중량 물질, 플라스틱 물질을 주성분으로 하는 거친 크기의 고형물, 및 수 중에 현탁된 미소 고형물[이 미소 고형물의 주성분은 섬유 물질임]을 분리시키는 단계로서, 상기 거친 크기의 고형물은, 세정된 상태의 혼합 플라스틱 물질로 존재하는데, 목적에 따라 혼합물 중에서 다시 추가 처리하거나 또는 상기 언급된 별도의 처리 단계를 통해 추가로 분쇄시킬 수 있다.

본 발명의 방법의 상기 주요 단계는 각종 방식으로 수행할 수 있다. 본 발명의 특징은, 처리하고자 하는 폐기물의 분쇄 과정을 수조 내에서 교반하는 방식에 의해 배치식으로 수행하고, 교반 기간은 분쇄 정도에 따라 결정하는 데 있다. 이 방법에서는, 처리하고자 하는 폐기물의 조성에 따라 그 공급 시점이 상당히 다를 수 있다. 대부분의 플라스틱 포장물과 극소량의 마분지/호일 포장 물질을 함유하는 폐기물 원료는 각기 다른 시점에 공급할 수 있다. 이러한 종류의 폐기물 원료는 단시간만 교반해도 현탁액으로부터 고형물이 분리될 수 있다. 한편, 마분지/호일 포장 물질을 주성분으로 하는 폐기물 원료를 공급할 수도 있다. 이러한 종류의 폐기물 원료는, 마분지 층으로부터 호일을 확실히 분리시킨 후 마분지를 분쇄시켜 섬유 혼합물을 형성시키기 위해 비교적 긴 시간 동안 교반해줘야 한다.

본 발명의 또다른 특징은, 처리하고자 하는 폐기물의 분쇄 과정을, 서로 공간적 또는 시간적인 차이를 두고 작동하는 2개 이상의 수조에서 교반하는 방식에 의해 배치식으로 수행하는 것이다. 수조가 공간적으로 분리되어 있는 상태에서 이러한 분쇄 과정을 수행하는 경우에는, 처리하고자 하는 폐기물을, 상응하는 갯수의 수조 내에 연속 공급하여 단계적으로 분쇄 과정을 수행할 수 있다. 이때, 먼저 제1 수조에서 1차 크기 감소 단계를 수행한 후, 다음 수조 내에서 역시 교반하에 섬유를 분쇄시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법의 목적은 제1 세정수로 주요 오염물을 제거하는 것이다. 섬유 물질은 제2 수조 내에서 현탁시킨다. 이러한 방식으로 처리된 섬유 물질은 실질적으로 유기 오염물이 제거된 상태이다.

본 발명의 또다른 특징은, 처리하고자 하는 폐기물을 수 중에서 교반하여 분쇄시키는 과정을 순환(through-flow) 방식으로 연속 실시하는 데 있다. 이러한 처리 방식은 다량의 폐기물을 처리할 때 바람직하며, 이 방식에서는, 수거 지점에서 수거된 폐기물을, 분쇄 단계로 공급하기 전에 상류 혼합 단계에서 어느 정도까지 임의로 균질화시킬 수도 있다.

전술한 바와 같이, 공급된 폐기물은, 그 조성에 따라, 예비 단계에서 분쇄시키는 것이 유리할 수 있다. 본 발명의 특징에 따르면, 물을 사용하여 분쇄시키기 전 및/또는 후, 자기 분리 방식에 의해 처리하고자 하는 폐기물로부터 강자기 성분들을 제거하는 것이 유리할 수도 있다. 상기 강자기 성분들의 주성분은 주석판 포장물이며, 그 질량비는 공급되는 폐기물의 30% 이하를 구성할 수 있다. 처리하고자 하는 폐기물을 사전에 분리시키면, 이후의 습식 분쇄 과정이 상당히 간단해진다.

본 발명의 방법의 특징에 따르면, 폐기물의 품질 및 조성에 따라, 처리하고자 하는 폐기물을 물로 분쇄시키기 전에 건식 분리 과정을 수행하는 것이 유리할 수도 있다. 그 결과, 습식 분쇄 공정을 방해하는 여러 물질군이, 추후 습식 공정에서 분쇄될 물질로부터 예비 단계를 통해 미리 제거될 수 있다. 이들 물질군으로는, 돌, 유리, 모래, 유기 폐기물 등이 주성분인 미세 물질, 및 플라스틱 성분 내에 함유된 호일 성분이 있다.

본 발명의 방법에서는, 스크리닝 및/또는 공기 분리를 통해 분리 과정을 1 단계 이상에 걸쳐 수행하고, 이러한 분리 과정을 통해 얻어진, 물에 의해 분쇄될 수 있는 물질군만을 물에 첨가하여 분쇄시키는 것이 유리할 수 있다.

스크리닝 및/또는 공기 분리에 의한 분리 과정 이외에, 목적하는 특정 성분을 폐기물(예, 음료수 상자 및/또는 PET 병)로부터 분리시키는 과정도 건식 예비 공정 개념 내에 포함된다. 이러한 유형의 체계적 분리 과정은, 개별 분리된 상태로 순환하는 폐기물로부터 분리시키고자 하는 성분들을 적외선 측정을 통해 확인한 후, 예를 들어 압축 공기를 통해 자동적으로 분리시키는 소위 자동 분류 시스템을 사용하면 가능하다. 이러한 종류의 자동 분류 장치는, 예를 들어 음료수 상자를 먼저 제거한 후 PET 병을 제거하도록 다단계 방식으로 설계할 수 있다. 이후, 남아있는 성분들은 습식 분쇄 처리한다.

본 발명은, 예를 들어 하기 도면을 통해 보다 상세히 설명할 것이다.

Claims (17)

1. 적어도 부분 재활용이 가능한 성분인 금속, 플라스틱 물질 및 마분지를 주성분으로 함유하는 폐기물의 처리 방법으로서, 처리하고자 하는 상기 폐기물을 수 중에서 기계적인 힘을 가해 교반하여, 플라스틱 물질 조각이 주를 이루는 큰 조각은 크기를 거친 크기로 감소시키고, 판지 및 마분지가 주를 이루는 가용성 성분은 용해시키며, 중량 물질인 금속 성분과, 플라스틱 물질이 주를 이루는 나머지 고형물은 현탁액으로부터 기계적으로 분리시키고, 현탁된 미소 고형물은 배수를 통해 분리시키는 것이 특징인 방법.
2. 제1항에 있어서, 거친 크기의 고형 물질은, 현탁액으로부터 분리시킨 후 깨끗한 물로 헹구는 것이 특징인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 거친 크기의 고형 물질은, 하나 이상의 침강 부유 분리 단계에서 밀도에 따라 2 개 이상의 분획으로 분리시키는 것이 특징인 방법.
4. 제3항에 있어서, 침강 부유 분리 단계는, 폴리올레핀 플라스틱 물질이 부유 물질로서 배출되도록 조절하는 것이 특징인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 침강 부유 분리 단계는 원심분리부에서 수행하는 것이 특징인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 거친 크기의 고형물은, 침강 부유 분리 단계로 공급하기 전에 크기를 1회 이상 더 감소시키는 것이 특징인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 침강된 물질은 와동류 분리부에서 처리하여, 주로 알루미늄인 비자기 금속 성분을 분리시키는 것이 특징인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 금속 성분이 제거된 침강 물질은 유동층에서 분리시킨 후, 정전기적 자유 낙하 분리기에서 PVC 성분을 실질적으로 분리 제거하는 것이 특징인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 침강된 물질은 하나 이상의 밀도 기준 분리 단계에서 2 개 이상의 분획으로 분류하는 것이 특징인 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 현탁액으로부터 분리된 중량 물질은 와동류 분리부에서 처리하여, 주로 알루미늄인 비자기 금속 성분을 분리시키는 것이 특징인 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 거친 크기의 고형물의 분리 후에는 섬유 물질 성분을 현탁액으로부터 분리시켜 배수시키는 것이 특징인 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 처리하고자 하는 폐기물의 분쇄 과정은, 수조 내에서 교반하는 방식에 의해 배치식으로 수행하고, 분쇄도는 교반 기간에 따라 결정되는 것이 특징인 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 처리하고자 하는 폐기물의 분쇄 과정은 2개 이상의 연속 배치된 수조 내에서 교반에 의해 배치식으로 수행하는 것이 특징인 방법.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 처리하고자 하는 폐기물의 분쇄 과정은 수중에서 교반하면서 순환 방식으로 연속 수행하는 것이 특징인 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 물에 의한 분쇄 과정 이전 및/또는 이후, 처리하고자 하는 폐기물로부터 자기 분리 방식에 의해 강자기 성분을 제거하는 것이 특징인 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 처리하고자 하는 폐기물은, 물에 의한 분쇄 과정 이전에 건식 예비 처리 단계로 처리하는 것이 특징인 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분리 과정은, 스크리닝 및/또는 공기 분리를 통해 1 단계 이상에 걸쳐 수행하고, 분리 과정에 의해 얻어진 분획 중에서 물로 분쇄시키고자 하는 성분만을 물에 유입시키는 것이 특징인 방법.